211service.com
Sztuczna ręka z prawdziwym uczuciem
Nowy interfejs nerwowy daje poczucie dotyku protezy kończyny. 18 lutego 2014
Ręka Igora Spetica była zaciśnięta w pięść, gdy trzy lata temu została odcięta przez młot kuźniczy, gdy wykonywał w swojej pracy część z aluminium. Przez kolejne miesiące czuł, że fantomowa kończyna wciąż jest zaciśnięta i pulsująca z bólu. W niektóre dni czuł się tak, jak wtedy, gdy doznał kontuzji, wspomina.
Igor Spetic stracił rękę w wypadku przy pracy. Teraz jest jedną z pierwszych osób, które odzyskały realistyczne odczucia palców dzięki interfejsom nerwowym (poniżej) wszczepionym w ramię.
Wkrótce dostał protezę. Ale dla osób po amputacji, takich jak Spetic, są to bardziej narzędzia niż kończyny. Ponieważ protezy nie mogą przekazywać wrażeń, osoby noszące je nie czują, kiedy coś upuściły lub zmiażdżyły. Teraz 48-letni Spetic odzyskuje część swoich wrażeń przez elektrody podłączone do pozostałych nerwów w jego ramieniu. Spetic jest jedną z dwojga osób, które biorą udział we wczesnym procesie, który prowadzi go z jego domu w Madison w stanie Ohio do Cleveland Veterans Affairs Medical Center. W laboratorium w piwnicy jego proteza ręki jest wyposażona w czujniki siły, które są podłączone do 20 przewodów wystających z jego prawego ramienia. Prowadzi to do trzech chirurgicznie wszczepionych interfejsów, o długości siedmiu milimetrów, z aż ośmioma elektrodami w każdej osłonie polimerowej, które otaczają trzy główne nerwy w przedramieniu Spetica.
Ta historia była częścią naszego wydania z marca 2014 r.
- Zobacz resztę numeru
- Subskrybuj
Na stole nijakie białe pudełko niestandardowej elektroniki wykonuje kluczową pracę: tłumaczy informacje z czujników na protezie Spetica na serię impulsów elektrycznych, które interfejsy mogą przełożyć na wrażenia. Ta technologia jest opracowywana od 20 lat, mówi lider badania, Dustin Tyler, profesor inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Case Western Reserve i ekspert w dziedzinie interfejsów neuronowych.
Po lewej: Aby ocenić swoje sensoryczne informacje zwrotne, podnosi klocki trzymane przy stole za pomocą magnesów.
Po prawej: Po przywróceniu czucia może zbierać wiśnie i usuwać łodygi w 93 procentach czasu bez zgniatania, nawet z zawiązanymi oczami.
Od lutego implanty były na miejscu i dobrze sprawdzały się w testach przez ponad półtora roku. Grupa Tylera, czerpiąc z wieloletnich badań neuronaukowych nad mechanizmami sygnalizacyjnymi leżącymi u podstaw odczuwania, opracowała bibliotekę wzorów impulsów elektrycznych wysyłanych do nerwów ramiennych, różniących się siłą i czasem. Spetic mówi, że te różne wzorce bodźców wywołują wyraźne i realistyczne odczucia w 20 miejscach na jego protezie dłoni i palców. Doznania obejmują naciskanie łożyska kulkowego, naciskanie końcówki długopisu, ocieranie się o wacik i dotykanie papieru ściernego, mówi. Zaskakujący efekt uboczny: pierwszego dnia testów, jak mówi Spetic, jego fantomowa pięść była otwarta, a po kilku miesiącach ból fantomowy zniknął w 95 procentach.
Spetic tego dnia staje przed prostym wyzwaniem: sprawdzić, czy wyczuje blok pianki. Zakłada opaskę na oczy i słuchawki redukujące hałas (aby upewnić się, że polega tylko na swoim zmyśle dotyku), a następnie doktorant trzyma blok w swojej szeroko otwartej protezie dłoni i stuka go w ramię. Spetic zamyka swoją protezę — zadanie to było możliwe dzięki istniejącym komercyjnym interfejsom do szczątkowych mięśni ramion — iw momencie, gdy dotyka bloku, zgłasza sukces.
Chociaż wyniki są obiecujące, badania obejmujące implanty chirurgiczne są czasochłonne. Ukończenie badania pilotażowego, dopracowanie metod stymulacji i rozpoczęcie pełnych badań klinicznych zajmie prawdopodobnie 10 lat. Tyler kończy również opracowywanie wszczepialnego urządzenia elektronicznego do dostarczania bodźców, więc nie jest to tylko na ławce w laboratorium, ale w końcu trafia do domu, mówi. Współpracuje z producentami protez, aby zintegrować czujniki siły i technologię przetwarzania siły bezpośrednio z przyszłymi wersjami urządzeń.
Po lewej: Skrzynki kontrolne dostarczają sygnały do elektrod otaczających nerwy w ramieniu Spetica, wywołując wrażenia dotyku.
Po prawej: to urządzenie może w końcu zostać wszczepione w jego ramię, zastępując sprzęt laboratoryjny do dostarczania sygnałów. Czujniki siły i technologię przetwarzania można by zintegrować z przyszłymi urządzeniami protetycznymi.
Interfejsy nerwowe są wszczepiane w ramię.
Kiedy testy się kończą, a sprzęt jest odłączony, zmysłowe nawiedzenie Spetica z utraconą ręką nagle się kończy. Mówi, że ma szczęście poznać tych ludzi i być tego częścią. Ale nie może przestać myśleć tęsknie o tym, co może przynieść przyszłość. Byłoby miło wiedzieć, że mogę podnieść przedmiot bez patrzenia na niego, albo mogę trzymać żonę za rękę i iść ulicą, wiedząc, że ją trzymam, mówi, wkładając płaszcz i zaczyna się z powrotem w domu. Może to wszystko pomoże następnej osobie.
Obejrzyj wideo: Przywracanie zmysłu dotyku u osób po amputacji